Bewertung der Versagenswahrscheinlichkeit von Staustufenstandorten mit Bayesschen Netzen

Fur Sicherheitsbewertungen sind Ereignis- und Fehlerbäume Stand der Technik. Bayessche Netze stellen eine zeitgemäße Erweiterung dieser statistischen Methoden dar und ermöglichen einen anschaulichen sowie intuitiven Zugang zu komplexen Themen und Zusammenhängen. Ein solches Bayessches Netz wird für die Sicherheitsbewertung von Staustufen vorgestellt. Das Netz bildet die Versagensmodi Überflutung sowie strukturelles Versagen des Stauhaltungsdammes und der Wehranlage ab und ermöglicht die Bewertung des Einflusses der Konstruktion, der Überwachung sowie des Betriebs dieser Bauwerke auf die Anlagenversagenswahrscheinlichkeit.

Staustufen sind verschiedensten Einflüssen ausgesetzt, wie beispielsweise normalen Abflussverhältnissen, Hochwasser ggf. mit Treibgut, plötzlichem Turbinenschnellschluss, einer Störung bzw. einer Revision von Verschlüssen, Windereignissen, Frost und Eis oder Erdbeben. Gemäß DIN 19 700-13 sind Staustufen auf diese Einwirkungen auszulegen. Im Jahr 2004 wurde in dieser Norm eine Klassifizierung in drei Klassen mit abgeleiteten Ansprüchen an das Bemessungshochwasser eingeführt. Eine Staustufe mit einer Fallhöhe bei MQ kleiner gleich 3 m ist demnach in Klasse 3 einzuordnen und eine Staustufe mit einer Fallhöhe größer 5 m in Klasse 1. Weiter sind Anlagen an schiffbaren Gewässern und Anlagen, bei denen im Falle eines Anlagenversagens Siedlungen gefährdet sind, in Klasse 1 einzuordnen. Die letztgenannte Regel bedeutet u. a. für den Anlagenbetreiber eine Auseinandersetzung mit dem Risiko, das von der Staustufe ausgeht, und damit die Erfordernis, die Wahrscheinlichkeit für „den Fall eines Anlagenversagens“ zu erfassen.

Damit stellen sich verschiedene Fragen, beispielsweise welche Prozesse zu einem Anlagenversagen führen, wie wahrscheinlich dies ist und, wenn die Versagenswahrscheinlichkeit bekannt ist, wie sich diese effizient reduzieren lässt.

Der folgende Beitrag nimmt die vorstehenden Fragen auf und führt ein Bayessches Netz zur quantitativen Bewertung von Staustufenbetrieb und -überwachung ein. In diesem Zuge fließen die Ergebnisse einer Befragung zur Staustufenüberwachung von rund 100 Anlagenbetreibern ein. Im Fokus dieses Artikels stehen damit Staustufen mit einer Fallhöhe bei Mittelwasserabfluss von 0,3 bis 39 m (Median rund 5 m) und einem Ausbauabfluss der Wasserkraftanlage von 0,3 bis 3 000 m³/s (Median 20 m³/s). Der Median der Jahreserzeugung der in der Betreiberbefragung vertretenen Wasserkraftstandorte beträgt 3,5 GWh/a.

Copyright:	© Springer Vieweg \| Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle:	Wasserwirtschaft 1-2 / 2012 (Januar 2012)
Seiten:	6
Preis inkl. MwSt.:	€ 10,90
Autor:	Dr.-Ing. Jörg Franke Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht

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